弾性波とは?
だんせいは
弾性波とは、弾性体(変形後に元の形に戻ろうとする物体)の中を伝わる力学的な波動のことです。
弾性波(Elastic Wave)とは、固体・液体・気体などの弾性を持つ媒質の中を、媒質の粒子が振動しながら伝わる力学的な波動のことを指します。媒質の粒子自体が移動するのではなく、振動という「状態」が次々と隣の粒子へ伝わっていく現象です。
弾性波は媒質の種類と振動方向によって大きく分類されます。
- 縦波(疎密波・P波):粒子が波の進行方向と平行に振動する。固体・液体・気体のすべてを伝わり、音波(空気中の音)はこの縦波の代表例。
- 横波(せん断波・S波):粒子が波の進行方向に垂直に振動する。固体のみを伝わる。
- 表面波(レイリー波・ラブ波):固体の表面付近を伝わる波。地震波の揺れの大部分を担う。
弾性波は自然界・工学のさまざまな場面に登場します。
- 地震学:地震で発生するP波・S波・表面波が地盤を伝わり、地球内部構造の解析にも使われる。
- 非破壊検査:超音波(弾性波の一種)を材料に当てて内部の欠陥を検知する。
- 医療超音波:エコー検査では生体内を伝わる弾性波の反射を画像化する。
- 音響デバイス:弾性表面波(SAW)フィルタはスマートフォンの無線フィルタとして広く使われている。
弾性波の伝搬速度は媒質の弾性率と密度に依存し、固体では数千m/s、空気中では約340m/sとなります。
使い方・例文
地震が発生すると最初に感じる小さな揺れ(初期微動)がP波(縦波の弾性波)、次の大きな揺れがS波(横波の弾性波)です。また病院での超音波エコー検査も弾性波を利用した診断技術です。
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